论文总字数：16107字

目 录

摘要……………………………………………………………………1

ABSTRACT………………………………………………………………2

1 引言…………………………………………………………………3

2 材料与方法…………………………………………………………4

2.1 试验区概况………………………………………………………4

2.2 试验设计…………………………………………………………4

2.3 试验方法…………………………………………………………4

2.4 数据处理…………………………………………………………4

3 结果与分析…………………………………………………………5

3.1 夜间增温系统的增温效果……………………………………………5

3.2 冬小麦不同生育期生理特性对夜间增温的响应…………………………5

3.2.1净光合速率…………………………………………………5

3.2.2气孔导度……………………………………………………6

3.2.3胞间CO₂浓度…………………………………………………7

3.2.4蒸腾速率……………………………………………………8

3.2.5水分利用率…………………………………………………9

4 结论与讨论…………………………………………………………10

4.1 结论……………………………………………………………10

4.2 讨论……………………………………………………………10

参考文献………………………………………………………………12

致谢……………………………………………………………………14

夜间增温对冬小麦不同生育期生理特性的影响

王楠楠

，China

Abstract：Global warming is currently one of the most important environmental issues．Temperature data over the past ten decades show that the warming rate of the global land surface during the night is larger than that during the day．A field experiment was designed to investigate the actual impacts of nighttime warming on winter wheat in NUIST to reflect the impacts of nighttime warming on physiological properties at different growth stage (Nighttime-warming from the jointing stage to the wheat harvest) in winter wheat．The finial result shows significant differences in the nighttime warming impact on physiological properties at different growth stage in winter wheat，as water use efficiency，stomatal conductance，net photosynthetic rate，transpiration rate，intercellular CO₂ concentration．Nighttime warming has greater impact on winter wheat during the early growth stage，and less impact on the late winter wheat．

Key words：Night time warming；Winter wheat；Growth stage；Physiological properties

1 引言

气候作为自然资源和自然环境的重要组成部分，与我们的衣、食、住、行等日常生活息息相关。近些年来，极端天气、气候异常等问题一直是学术研究的热点问题，温度升高是全球气候变化的主要趋势，气候变暖现象已经成为当今最重大的环境问题之一，中长期内气候变暖的趋势不可逆转。在过去的100年里，全球平均气温升高0.56-0.92℃^[1]。据预测，我国平均气温到2050年会升高1.2-2.0℃ ^[2]，到21世纪末气温可能升高2.2-4.2℃。IPCC第五次评估报告指出，气候变化比原来认识的要更加的严重，在过去的30年里，每10年的地球表面温度要高于人类有记录以来的任何10年，且2000年以来的10几年气温最高^[3]。全球变暖具有明显的昼夜不对称的特点，其主要表现为夜间温度的升高，夜间日最低气温的增幅比日最高气温的增幅更为显著。根据全球陆地气温研究得出，自1951年至1990年，北半球陆地平均最低气温的增温幅度是其平均最高气温的3倍，其中夜间气温平均升高了0.84℃，而白天气温的平均增幅仅为0.28℃^[4-7]，且所有陆地所有季节都存在这样的趋势。温度是绝大多数植物生长发育和产量形成必须依赖的环境条件，适宜的温度条件会促进农作物生产力的提升。在全球变暖的大背景下，植物生长发育所需要的温度环境条件随之发生改变，植物的温度环境条件的改变会对其生理生态特性产生不利影响，从而对植物的种群、群落、生态系统乃至整个生物圈产生重大的影响。在我国，小麦是仅次于水稻和玉米的主要粮食作物，其产量占中国粮食总产量的22.5%，尤其在北方地区小麦是主要的细粮作物，冬小麦是中国小麦的主体，夜间增温势必会对冬小麦的生长发育进程及其产量形成产生巨大影响。因此研究夜间增温对冬小麦的影响机制，有利于对我国未来的粮食安全进行合理评价。

全球变暖背景下，由于昼夜不对称增温对作物生长发育及其产量形成的影响存在差异，国内外的学者针对白天增温、夜间增温以及全天增温对农作物产生的不同影响展开了大量的相关研究。现有研究表明，在气候变暖对农作物生长发育和产量形成的影响方面，国内外学者根据平均温度的变化进行了许多统计模型研究^[8-12]，并且发现了气温升高存在明显的昼夜不对称性。夜间增温会导致冬小麦的物候期提前，生育期缩短，其中拔节期提前时间最多^[13]，灌浆期缩短尤为明显^[14-16]，而且夜间增温使得冬小麦叶绿素的含量降低，从而导致其光合速率下降，最终致使冬小麦减产且品质下降^[17-21]。以往关于气候变暖对农作物影响的研究多采用模型分析方法进行评估和预测^[22-25]，关于夜间增温对小麦生长发育及生产力的影响研究，主要集中在统计模型的预测和历史数据分析这两个方面，但随着研究的不断深入，由于模型预测存在较大的不确定性，试验增温系统从作物生长箱向人工气候室和田间开放式增温方式转变，尤其在田间开放式增温试验方面进行了大量的探索研究，取得了很大的进展^[26-27]。

目前，关于增温对冬小麦的影响的研究主要集中在生长发育和产量形成两个方面，对冬小麦生长发育过程中不同生育期生理特性的研究较少。本文针对全球变暖背景下存在的昼夜增温不对称的现状，选择冬小麦作为研究对象，采用田间开放式被动增温的方法来模拟夜间增温的情景，分析在夜间增温条件下，冬小麦不同生育期生理特性的变化，旨在揭示夜间增温对冬小麦不同生育期生理特性的影响机制，为冬小麦的生产措施提供理论参考，为研究气候变化对农业生产的影响以及如何采取有效措施来应对气候变化等方面提供科学的理论依据。

2 材料与方法

2.1试验区概况

本试验于2016年3月－5月在农业气象试验站（32°03′N，118°51′E）进行，试验地海拔约22m，属于亚热带季风气候区，四季分明，雨量充沛，多年平均降水量约为1100mm，多年平均温度为15.6℃，平均日照时数大于1900h，无霜期237d，本试验田的前茬作物为水稻，水稻收获后秸秆还田。耕层土壤质地为壤质粘土，粘粒含量21.6%，土壤的pH值为6.2。南京地区冬小麦的播期在11月上旬，收获期一般在5月底6月初，生育期210d。

2.2试验设计

本试验设置夜间增温（19:00－次日6：00）和自然温度（对照组）两个处理，每个处理3个重复，每个试验小区的大小为2m×2m，小区总数为6个。试验对象选择当地普遍种植的小麦品种（宁麦13，播种日期为2015年11月29日）。在试验中采用田间开放式被动增温的方法来模拟夜间增温，在夜间（19:00－次日6:00）用铝箔反光膜覆盖小麦冠层，根据小麦生长进程对铝箔覆盖膜的高度进行调整，使铝箔覆盖膜与小麦冠层保持在0.3m左右的高度，从而阻隔夜间长波辐射降温达到夜间增温的试验效果。其中，夜间增温从小麦起身开始，到小麦成熟结束，夜间增温组和对照组之间有一个样区的隔离。

2.3试验方法

按照《农业气象观测规范》的标准进行生育期观测，记录不同处理下冬小麦的生育期。在各生育期内，选择天空无云且少风的晴天，于9:00-11:00采用Li－6400光合作用仪来测定冬小麦叶片的光合生理指标，包括净光合速率（Photo）、蒸腾速率（Trommol）、气孔导度（Cond）、细胞间隙CO₂浓度（Ci）等若干植物生理因子。每个重复均选择植株顶部叶位相同的3片完全展开叶进行测量，直至成熟，测量部位为叶片中部，测量数据由系统自带数据传输处理软件导入电脑。根据Li－6400光合作用仪测量得到的净光合速率及蒸腾速率的数据，利用叶片水分利用率的计算公式计算出冬小麦不同生育期的水分利用率（WUE）。

2.4数据处理

应用excel2003软件对本次试验的大田观测数据进行相应统计处理及分析，将观测到的冬小麦不同生育期各生理特性的数据记录进行统计分析，利用方差分析软件求出各项数据的平均值、方差及标准差等，用excel等软件进行相关的图表绘制，针对试验设置的不同处理之间的差异进行对比分析。

3 结果与分析

3.1夜间增温系统的增温效果

表1为夜间增温组和对照组冬小麦冠层的平均温度（选取生育期内晴天观测的温度数据）。据表1所示，在冬小麦的整个生育期内，白天（6:00－19:00）增温组的平均温度与对照组基本一致，仅相差0.1-0.3℃，夜间（19:00－次日6:00）增温组的平均气温较对照组提高0.9-2.1℃，因此该增温系统的增温效果比较稳定，基本能满足田间增温试验的温度对照要求。

表1 夜间增温组和对照组冬小麦冠层的平均温度